2026届高三生物一轮复习课件第37讲 DNA是主要的遗传物质

目录 学案 37 DNA是主要的遗传物质 考情分析 ①考频：在广东高考中，本节内容考频相对较低。 2009-2020年广东卷多次考查肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染实验的步骤、现象及结论，但2021年新高考后，考查频率较低。 ②题型：主要以选择题的形式出现，偶尔也会在综合题中有所涉及。 ③难度：题目难度一般，多为基础题和中等难度题，主要考查对相关实验的理解和应用。 ④结合内容：常结合DNA的复制、核酸、孟德尔遗传实验、基因结构、中心法则、体液免疫等内容一起考查，重点考察科学史，如肺炎链球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验、烟草花叶病毒实验等。 1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。 课标要求 考情分析 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 基因的结构与功能 2021·广东卷，5 2022·广东卷，5、12 从近五年广东省高考试题来看，基因的结构与功能主要依托科学史上的经典实验考查思路与方法以及对DNA分子的结构特点和半保留复制方式进行考查；基因的表达调控重视理解基因表达调控机制，关键在于掌握转录、翻译等基本概念及其生理过程，并将其应用于基因工程实践。在构建表达载体时，启动子和终止子的合理运用对实现目标基因的有效表达至关重要。利用科学研究的情境实例分析与实验探究、相关图示进行命题。 考点2 基因表达的调控 2025·广东卷，21 2024·广东卷，10、21 2023·广东卷，5、17 2022·广东卷，7 2021·广东卷，7 考情分析 作业35：不做8、9、12题 知识构建 考点一　 肺炎链球菌转化实验 考点一 肺炎链球菌转化实验的分析 项目 S型细菌 R型细菌 菌落 菌体 有无毒性 表面光滑 表面粗糙 有 无 多糖类的荚膜 1.科学家： 1928年【英】 格里菲斯 2.实验材料： 肺炎链球菌 注：有荚膜的肺炎链球菌可抵抗小鼠体内吞噬细胞的吞噬，有利于细菌在小鼠体内生活并繁殖。 考点一 肺炎链球菌转化实验的分析 3.实验过程： 不死亡 死亡 不死亡 死亡 注射R型 活细菌 注射S型 活细菌 注射加热致死的S型细菌 将R型活细菌与加热致死的S型细菌混合后注射 体内转化实验 3.实验过程： 死亡 不死亡 死亡 4.现象分析： (1)实验1、2对比，说明： R型细菌无致病性，S型细菌有致病性　 (2)实验2、3对比，说明： 加热杀死的S型细菌无致病性　 (3)实验2、3、4对比，说明： R型细菌能转化成S型细菌 5.结论： 加热杀死的S型细菌中，含有某种“转化因子”，使无致病性的R型活菌转化为有致病性的S型活菌 【易错提示】　发生转化的只是少部分R型细菌。 考点一 肺炎链球菌转化实验的分析 1.格里菲思第④组实验中，小鼠体内S型细菌、R型细菌含量变化情况如图所示，则： (1)ab段R型细菌数量减少的原因是________ ______________________________________ ___________。 (2)bc段R型细菌数量增多的原因是_________________________________ _______________________________________________________。 (3)后期出现的大量S型细菌是由 而来的。 小鼠体内 形成大量的抗R型细菌的抗体，致使R型细 菌数量减少 b点之前，已有少量R型细菌转化为S型细菌，S型细菌能降低小鼠的免疫力，造成R型细菌大量繁殖 R型细菌转化成的S型细菌繁殖 学案P140 【拓展延伸】 2.请在格里菲思实验的基础上利用R型活细菌、加热杀死的S型细菌、小鼠等为实验材料，设计一个实验方案证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。简要写出实验思路并预期实验结果及结论。 ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 实验思路：①将加热致死的S型细菌体内的物质分离，分别得到蛋白质和DNA。②将分离得到的S型细菌的蛋白质和DNA分别与R型细菌混合一段时间后，再分别注射入甲、乙两组小鼠体内，观察两组小鼠的生存情况。 实验结果与结论：甲组小鼠不死亡，乙组小鼠死亡，并在乙组小鼠体内发现活的S型细菌，则证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。 思考1：设计实验寻找S型肺炎链球菌的转化因子的关键思路是什么呢？ 关键思路：把S型细菌的各种物质分开，单独的、直接的观察它们的作用。 但当时的技术无法做到分离提纯这些物质，如何解决该问题？ （1）思路：将加热致死S型菌各种物质用 分别去除后与R型混合，观察能否将R型菌转化。 酶解法 思考3：结果分析 1.实验①是 组, ②③④⑤是 组; 2.实验②③④分别说明 ; 实验①⑤说明 。 3.结论: 蛋白质、RNA、脂质没有转化作用 对照 实验 DNA有转化作用 DNA是S型细菌的转化因子，即DNA是S型细菌的遗传物质。 2 艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验 思考2：自变量、因变量分别是什么？如何观察R型菌是否转化？ 加入酶种类，R型菌是否转化，根据菌落特征或细胞形态判断 减法原理 链接：科学方法——自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” 减法原理 加法原理 含义：与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。 举例：在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中，与对照组相比，实验组分别作加温、滴加FeC13溶液、滴加肝脏研磨液的处理，就利用了“加法原理”。 含义：与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。 举例：在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质，就利用了“减法原理”。 对照组 实验组 实验组 实验组 对照组 实验组 实验组 S型菌 荚膜 控制荚膜形成的X基因 加热 杀死 被破坏的S型菌 X基因吸附在R型菌表面 X基因进入R型菌 重组 R型菌转化成S型菌 蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。 R型细菌转化为S型细菌的本质： 基因重组 2、当温度恢复至室温后，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性无法恢复。 思考4：为什么格里菲斯第4组实验中加热杀死的S菌的DNA还具有转化能力？ 1、在80-100 ℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开； 注意：①艾弗里的体外转化实验既证明了DNA是遗传物质，同时证明了蛋白质等不是遗传物质； ②被转化的R型菌只是少量，在培养后既有R型细菌又有S型细菌的培养基中，R型菌的菌落占多数； 5.(2022·浙江1月选考，20)S型肺炎链球菌的某种“转化因子”可使R型菌转化为S型菌。研究“转化因子”化学本质的部分实验流程如图所示。 D 下列叙述正确的是(　　) A.步骤①中，酶处理时间不宜过长， 以免底物完全水解 B.步骤②中，甲或乙的加入量不影响 实验结果 C.步骤④中，固体培养基比液体培养基更有利于细菌转化 D.步骤⑤中，通过涂布分离后观察菌落或鉴定细胞形态得到实验结果 学案140 考点二　 噬菌体侵染细菌的实验 考点二：噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 1 实验材料： T2噬菌体 ——专门寄生在大肠杆菌体内的病毒 T2噬菌体模式图 尾部 头部 DNA 蛋白质外壳 噬菌体增殖过程中： 噬菌体只提供自身的DNA为模板，合成新DNA和蛋白质所需的原料、能量、场所、酶均来自大肠杆菌 噬菌体侵染细菌的电镜照片 1.实验者： 2.实验思路： 赫尔希和蔡斯 (1)实验方法: (2)思路及预期结果: 放射性同位素标记　 标记的物质种类 子代噬菌体的放射性有无 考点二：噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 赫尔希 蔡斯 实验材料: ___________和 。 T2噬菌体 大肠杆菌 自变量和因变量分别是什么？ 思路：使用35S和32P分别标记噬菌体的蛋白质、DNA，让已标记的噬菌体分别感染A、B两组中未标记的大肠杆菌，让两组噬菌体繁殖一段时间后，检测子代噬菌体的放射性的有无。 1、若A组子代噬菌体有放射性，B组无，则遗传物质是蛋白质。 2、若B组子代噬菌体有放射性，A组无，则遗传物质是DNA。 3、若A、B组子代噬菌体有放射性，则遗传物质是蛋白质、DNA。 噬菌体侵染细菌实验分析 利用噬菌体侵染细菌的实验中，请思考回答下列问题： (1)用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA，参照图1所示，被标记的部位分别是 (填编号)。 (2)在上述实验中选择32P和35S这两种放射性同位素分别对DNA和蛋白质进行标记，而不用14C和18O标记的原因? (3) 能否用 32P和35S标记在同一个噬菌体？ ①② S是蛋白质的特征元素，P是DNA的特征元素。若用14C和18O进行标记，由于蛋白质和DNA分子中都含有C和O，且18O不具有放射性，是稳定同位素，因此无法确认被标记的是何种物质。 学案142 不能，若用 32P和35S标记在同一个噬菌体，蛋白质和DNA均有放射性，无法判断放射性是哪种物质。 如何标记？ 大肠杆菌+含35S的培养基---含35S的大肠杆菌 大肠杆菌+含32P的培养基---含32P的大肠杆菌 T2噬菌体+含35S的大肠杆菌---含35S的T2噬菌体 T2噬菌体+含32P的大肠杆菌---含32P的T2噬菌体 第一步：标记大肠杆菌 第二步：标记T2噬菌体 第三步：已标记T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 思考：能否直接用含35S、32P的培养基分别培养噬菌体？ 不可以，噬菌体是病毒，无法单独在培养基上存活，需要寄生在大肠杆菌细胞内，应用 培养噬菌体。 3 实验过程 关键：获得被标记的噬菌体 被标记的大肠杆菌 噬菌体侵染细菌的实验——赫尔希和蔡斯 上清液 沉淀物 子代噬菌体 放射性很高 无放射性 4 实验结果 放射性很低 35S（蛋白质）标记的噬菌体 上清液 沉淀物 子代噬菌体 32P（DNA）标记的噬菌体 35S标记的蛋白质没有进入到大肠杆菌内 32P标记的DNA进入到大肠杆菌内 DNA是噬菌体的遗传物质 放射性很高 （少）部分有放射性 放射性很低 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分层 搅拌不充分 理论上 上清液 沉淀物 其中一个 大肠杆菌 实际上 由于搅拌不充分，有少量35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物中出现少量的放射性。 35S（蛋白质）标记组沉淀物放射性低的原因？ 保温时间长 理论上 上清液 沉淀物 若该大肠杆菌有一个噬菌体侵入 实际上 部分释 放出来 释放 未来及侵染 实际上 保温时间短 1、培养（保温）时间过短，部分噬菌体还未侵染细菌； 2、培养（保温）时间过长，部分子代噬菌体已经释放。 32P（DNA）标记标记组上清液放射性低的原因？ 考点二 噬菌体侵染细菌实验的分析 6.实验结论： (1)直接证明： 。 (2)间接证明：DNA能够 ，使生物体前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；DNA能够控制 的合成，从而控制生物体的代谢和性状。 (3)上述实验能否证明蛋白质不是遗传物质呢？_________________________ _______________________________________ DNA是噬菌体的遗传物质 自我复制 蛋白质 能，因为蛋白质没有进入细菌体内，不能明确其是否有遗传效应。 肺炎双球菌 体内转化实验 肺炎双球菌 体外转化实验 噬菌体侵 染细菌实验 实验者 思 路 分离方式 结 论 格里菲思 艾弗里 赫尔希和蔡斯 设法将DNA与蛋白质等分开，单独地研究它们遗传功能。 酶解法: 分别加入到R型菌中 同位素标记法： 标记DNA和蛋白质 加热杀死的S型菌体内有“转化因子” 证明DNA是遗传物质，蛋白质不是。 DNA是遗传物质 总结： 考点三　 DNA是主要的遗传物质 蛋白质 RNA 分别侵染健康烟草植株 患病 不患病 得到全新病毒 不能得到病毒 (1)实验过程及现象 (2)实验结论： 是烟草花叶病毒的遗传物质， 不是烟草花叶病毒的遗传物质。 RNA 蛋白质 RNA是遗传物质的实验证据 烟草花叶病毒(TMV) 被烟草花叶病毒感染的烟草 三、DNA是主要的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞 生物 真核生物 DNA和RNA _____ 动物、植物、真菌 原核生物 _____ 细菌 非细胞生物 DNA病毒 仅有DNA _____ T2噬菌体、乙肝病毒 RNA病毒 仅有RNA _____ 烟草花叶病毒、HIV病毒 DNA DNA DNA RNA 生物界绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有极少数生物的遗传物质是RNA，因而 。就生物个体而言，其遗传物质是唯一的。 DNA是主要的遗传物质 选项 耻垢分枝杆菌 TM4噬菌体 实验结果分析 A 未敲除stpK7组和敲除stpK7组 35S标记 两组的上清液中放射性无明显区别 B 未敲除stpK7组和敲除stpK7组 32P标记 沉淀中放射性强度敲除stpK7组低于未敲除stpK7组 C 32P标记的未敲除stpK7组 未标记 释放的子代TM4均带有32P标记 D 35S标记的未敲除stpK7组和35S标记的敲除stpK7组 未标记 两组子代TM4放射性强度无明显差别 3.TM4为侵染耻垢分枝杆菌的双链DNA噬菌体。耻垢分枝杆菌的stpK7基因是维持TM4噬菌体吸附能力的关键基因。按照赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染大肠杆菌实验流程，进行下表中的相关实验，实验结果分析错误的是 D 学案37 P142 4.(2024·广东衡水金卷摸底)烟草花叶病毒(TMV)是一种单链RNA病毒，具有S和HR等多种株系。科学家分别提取了S株系和HR株系的RNA和蛋白质，进行了以下重组实验： 重组实验过程 子代病毒的类型 第一组：S－RNA＋HR－蛋白质→感染烟草 S株系 第二组：HR－RNA＋S－蛋白质→感染烟草 HR株系 下列相关叙述中，合理的是(　　) A.可以通过培养基上菌落特征的不同鉴别TMV的不同株系 B.将TMV的遗传物质与二苯胺水浴加热，溶液会变成蓝色 C.根据实验结果可推测，TMV的RNA控制其蛋白质的合成 D.在该实验中，第一组实验是对照组，第二组实验是实验组 作业35P73第4题 C 节选5.(2024·广东省七校联考)研究表明，金柑花斑病是由一种新型病毒感染金柑叶片引起的，为探究金柑花斑病的病毒类型是DNA病毒还是RNA病毒，某研究小组采用的实验材料如下：长势相近的1年生金柑、TRIzol试剂(用于DNA、RNA和蛋白质的分离)、DNA酶、RNA酶及实验需要的用具。请回答下列问题： (2)探究病毒的类型，方法步骤如下： ①选择长势相近的1年生金柑，均分为A、B两组。 ②用____________________处理金柑花叶病毒，将该病毒的核酸和蛋白质分开，取等量的核酸平均分成甲、乙两组。 ③用DNA酶处理甲组，RNA酶处理乙组，培养一段时间后分别感染A、B组金柑。 ④一段时间后，观察________________________________________________。 (3)预期实验结果和结论：_____________________________________________ ___________________________________________________________________。 TRIzol试剂 A、B组金柑是否有金柑花斑病出现 若A组金柑出现金柑花斑病，B组没有出现，则该病毒为RNA病毒；反之则为DNA病毒 通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入___________________酶混合培养一段时间，再侵染其宿主细胞，若在宿主细胞内检测不到子代病毒，则病毒为DNA病毒。 例如：研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。 DNA(DNA水解) (1)酶解法： 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展） 3.根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出实验思路； 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。 乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展） 例如：研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。 (2)侵染法： 将________________培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种________，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性，若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为______病毒。 该病毒的宿主细胞 该病毒 RNA (3)碱基测定法： 为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和A、U、T碱基比例进行测定分析。 ①若含有T，且___________________________，则说明是单链DNA。 ②若含有T，且___________________________，则最可能是双链DNA。 ③若含有U，且___________________________，则说明是单链RNA。 ④若含有U，且A的比例等于U的比例，则最可能是双链RNA。 A的比例不等于T的比例 A的比例等于T的比例 A的比例不等于U的比例 例如：研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法。 判断DNA病毒和RNA病毒的方法（拓展） 作业35P73第5题 5. (2024·甘肃，5)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验，下列叙述正确的是(　　) A. 肺炎链球菌体内转化实验中，加热致死的S型菌株的DNA分子在小鼠体内可使R型活菌的相对性状从无致病性转化为有致病性 B. 肺炎链球菌体外转化实验中，利用自变量控制的“加法原理”，将“S型菌DNA＋DNA酶”加入R型活菌的培养基中，结果证明DNA是转化因子 C. 噬菌体侵染细菌实验中，用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA，发现其DNA进入宿主细胞后，利用自身原料和酶完成自我复制 D. 烟草花叶病毒实验中，以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染，结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状 D $